枝状Gemini咪唑表面活性剂的合成、表征及性能

为研究枝状连接基对Gemini咪唑表面活性剂性能的影响,以2,2-双(溴甲基)-1,3-丙二醇为连接基合成枝状的Gemini咪唑表面活性剂2,4-二(溴化-3-烷基咪唑)-1,3-丙二醇([Cn-P-Cn]Br2),其中n=10,12,14.通过表面张力法和电导法测量其表面活性并计算25℃时胶束形成的各项性能参数:临界胶束浓度(ccmc)、表面饱和吸附量(Γcmc)、表面活性剂分子在空气/水界面的最小横截面积(Amin)、效率因子(pC20)和表面压(πcmc)等.结果表明,不同链长的3种表面活性剂具有很高的表面活性,所有表面活性剂胶束形成的吉布斯自由能(ΔGm)均为负值,说明常温常压下胶束的形成是自发过程.     

双酰基乙二醇二苯醚磺酸盐型Gemini表面活性剂合成及表面活性

将十二酸、十四酸、十六酸、十八酸分别与二氯亚砜作用得到4种酰氯,再与乙二醇二苯醚经Friedal-Crafts酰基化反应得到双酰基乙二醇二苯醚,再用氯磺酸经磺化反应得到双酰基乙二醇二苯醚磺酸,用氢氧化钠中和后得到4种新型磺酸盐Gemini表面活性剂.借助红外光谱和核磁共振氢谱对所合成的化合物结构进行了表征.并测试了其Krafft点、油/水界面张力、泡沫性能、乳化性能,性能良好.进一步讨论不同化合物结构与性能的关系,实验结果表明随着碳链长度的增加,表面活性减弱.     

一种阴离子表面活性剂的研制

十八烷基硫酸钠这种表面活性剂是由无毒的正十八醇合成,用氯磺酸作为硫酸化剂。合成的表面活性剂通过熔点,红外光谱,核磁共振进行表征。对表面活性剂的物理特性,如krafft点、表面张力、电导率及扫描电镜进行研究。在30℃时,表面张力和临界胶束浓度分别为48 mNm和0.2 mmolL。临界胶束浓度和表面张力都会随着温度的升高而降低。当温度从30℃升高到50℃时,临界胶束浓度从0.2 mmolL降到0.1 mmolL。krafft点是56℃,熔点是209℃。     

Gemini表面活性剂制备微乳化柴油研究

以自制的Gemini表面活性剂为乳化剂,以醇为助乳化剂制备柴油微乳液．结果表明：Gemini表面活性剂可以改善柴油对水的增溶效果,且在乳化剂与助乳化剂配比为9：1、助乳化剂正丁醇的质量分数为0．7％时,以1．O％的NaCl水溶液制备的微乳化柴油增溶水量最大,可以达到20．1％．所制备的微乳化柴油粒径在50～60nm之间,可以稳定207d,黏度符合国家标准．     

新型Gemini非离子表面活性剂的合成及性能研究

以无水葡萄糖、乙二醇为原料,以马来酸酐为连接基团与月桂酸经酯化反应合成新型的Gemini非离子型表面活性剂,得出反应的较佳工艺条件为:催化剂为葡萄糖质量的1.5%,乙二醇与葡萄糖投料比为3∶1,125℃下糖苷化反应1.5h,得到产物乙二醇葡萄糖苷;催化剂用量为反应物总量的0.5%,乙二醇葡糖苷与马来酸酐投料比为2.5∶1,135℃下进行开环反应8h,得到反应中间体乙二醇苷马来酸双酯;乙二醇苷马来酸双酯与月桂酸投料比1.5∶1,140℃下反应6h得到目标产物.产物结构用红外光谱和核磁共振谱确证.结果表明:该表面活性剂的表面张力为23.60mN/m(20℃),临界胶束浓度为5.77×10-3mol/L,显示出良好的表面活性,是一种较为理想的表面活性剂.     

长碳链Gemini磷酸酯表面活性剂结构与性能的关系

双子型(Gemini)磷酸酯表面活性剂由于具有双疏水基双亲水基的独特分子结构,使其比传统的单疏水基单亲水基表面活性剂具有更优良的特性.将十八烷基Gemini磷酸酯表面活性剂与普通单子型磷酸酯表面活性剂的性能进行比较,并对一系列不同碳链长度的Gemini磷酸酯表面活性剂的性能进行了研究.对其结构与性能的关系进行初步探讨.结果表明:Gemini磷酸酯表面活性剂相对于单子型磷酸酯表面活性剂具有更低的临界胶束浓度、更高的表面活性、更低的起池性润湿性以及抗静电性等;另外,随着Gemini磷酸酯表面活性剂碳链长度的增加,乳化性提高,起泡性降低,赋予聚酯短纤维的平滑性更好.     

阴离子表面活性剂临界胶束浓度的QSPR研究

以价分子连接指数(0χ,1χ,2χ)为自变量,临界胶束浓度(cmc)为因变量,采用 QSPR 方法和SPSS 21.0统计软件建立了样本数为40的数学模型。最佳模型为 lg cmcobs=2.245-0.7252χ,复相关系数R2=0.864。从预测方程可看出临界胶束浓度与2χ呈负相关关系。筛选过程中发现,0χ,1χ与函数值之间线性关系微弱,与2χ共线性较强,确定了临界胶束浓度最重要影响因素为2阶价分子连接指数(2χ)。内部验证使用留一法(Leave-one-out),得到的交叉验证系数q2=0.831,证明模型稳定性和预测性良好。残差频率分布直方图基本符合正态分布,实验预测值对比图中大部分样本点落在对角线附近,具有明显线性关系。从统计量及图表可证明,该方程可以用来预测阴离子表面活性剂的临界胶束浓度。     

两性/阴离子表面活性剂复配体系研究

研究了椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB）/十二烷基苯磺酸钠（LAS）复配体系形成临界胶束浓度的变化规律和不同价态无机盐对复配体系临界胶束浓度、泡沫性能的影响.结果表明：复配体系在降低临界胶束浓度能力方面可以产生协同增效作用,在LAS与CAB之比为5∶5~2∶8时,协同效应显著,其中LAS与CAB的比为3∶7时,为体系最佳复配比.低浓度的无机盐能使复配体系的临界胶束浓度下降,发泡力上升.无机盐浓度过大时,表面活性剂的稳泡性和发泡力却大幅度下降.不同价态的无机盐对表面活性剂混合体系的泡沫性能影响规律是Na＋SN 1671-1513     

哌啶季铵盐双子表面活性剂的合成及聚集行为

通过两步法合成了一系列基于哌啶的新型阳离子双子表面活性剂Fn（其中n代表疏水尾链所含碳原子个数,n=10,12,14,16）, 并通过表面张力法、电导法、稳态荧光法研究了他们在水溶液中的吸附和胶束化行为. 研究发现随着疏水尾链增长,临界胶束浓度的值降低,最小单分子占有面积的值增大. 热力学参数表明Fn系列双子表面活性剂体系的聚集是一个自发的过程,且随着疏水尾链增长,聚集趋势变强. 摩尔电导率的研究表明在F14和F16两个体系中形成了预胶束的结构. 动态光散射和透射电镜技术证实4种双子表面活性剂的水溶液中形成了曲率较小的囊泡结构.     

Gemini表面活性剂的驱油体系研究

研究了Gemini表面活性剂用于油田驱油体系的一系列应用性能:通过对热稳定性的考察,发现其初始分解温度均远高于地下油藏的温度75～90,℃;通过对界面张力的考察,发现Gemini H单剂在加入量为0.1%时,就可以使油水界面张力降到超低的10-3mN/m的数量级;而且Gemini H加入到聚丙烯酰胺溶液中不会使其黏度下降,在加入一定浓度的范围内,还会使溶液黏度略有提高,Gemini H完全可以作为驱油助剂的活性剂组分,用以提高原油的采收率.     

丙三醇为联接基的新型表面活性剂的合成及表征

采用丙三醇三缩水甘油醚、长链醇和1,3-丙烷磺内酯为原料合成一系列新型三聚阴离子表面活性剂,该分子结构中含有6个抗盐性能优良的醚键和3个抗温性优良的磺酸根基团。采用红外光谱、元素分析法、质谱及差示扫描量热法对合成的表面活性剂进行结构表征和耐温实验。测试了25℃下,疏水链碳数为12的该类表面活性剂临界胶束浓度低至6.67×10-5 mol/L,对应的表面张力为25.78mN/m。实验结果表明,该类表面活性剂的表面活性优于相应碳链的常规表面活性剂;并且疏水链长度的增大,有利于表面活性的提高。     

可逆表面活性剂的制备及性能

采用酰胺缩醛法合成了3种不同碳链长度的可逆表面活性剂:N’-辛烷基-N,N-二甲基乙脒(ODAA)、N’-十二烷基-N,N-二甲基乙脒(DDAA)、N’-十六烷基-N,N-二甲基乙脒(HDAA)相应碳酸盐。1H NMR表征结果表明ODAA、DDAA和HDAA的分子结构与理论结构吻合,纯度为95%;ODAA、DDAA及HDAA 3种乙脒碳酸盐的临界胶束浓度(CMC)分别为6.90 mmol/L、0.50 mmol/L0、.04 mmol/L,仅为相同碳链长度直链季铵盐阳离子表面活性剂CMC值的1/40、1/30及1/25,表明N’-烷-基N,N-二甲基乙脒碳酸盐具有良好的表面活性和增溶潜力;测定了HDAA碳酸盐溶液先后通入CO2和空气时的电导率,当通入CO2,电导率从60μS/cm上升至160μS/cm;接着通入空气,电导率又降至60μS/cm,显示出良好的可逆变换能力。研究结果表明,乙脒碳酸盐不但具有更强的增溶潜力,而且可通过空气/CO2开关,控制其表面活性,是一种新型的增溶剂。     

二聚壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠的合成及其溶液性质

以工业品壬基酚和多聚甲醛为原料,草酸为催化剂,合成二（2-羟基-5-壬基苯基）甲烷,经环氧乙烷加合合成二聚壬基酚聚氧乙烯醚（GNP）,然后以氨基磺酸为磺化剂,以及氢氧化钠中和合成二聚壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠（GNPES）。以芘为荧光探针、二苯甲酮为猝灭剂,用稳态荧光探针法测定了合成的GNPES和壬基酚聚氧乙烯醚（NPES）的临界胶束浓度、不同表面活性剂浓度下的胶束聚集数。研究了亲水基团氧乙烯基团单元数变化对GNPES和NPES聚集性质的影响,考察了胶束聚集数的浓度效应。结果发现GNPES表面活性剂的临界胶束浓度比NPES表面活性剂的临界胶束浓度低一个数量级,显示了较好的表面活性,但在降低表面张力的能力方面GNPES表面活性剂相比,没有显著差别,基本上相同。随着亲水基团的增长,GNPES表面活性剂和NPES表面活性剂的临界胶束聚集数（Nm）明显增大,且GNPES表面活性剂临界胶束聚集数（N）的增大趋势要强于NPES表面活性剂。     

β-CD对离子型表面活性剂CMC影响的研究

在25℃时用电导法研究了系列阳离子型表面活性剂十烷基三甲基氯化铵(DTMAC)、十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)、十四烷基三甲基氯化铵(TTAC)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)和阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)，及十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为客体，与主体分子β-环糊精(β-CD)生成包合物的情况．实验结果表明：当加入β-CD后，阳离子型表面活性剂(DTMAC、DTAC、TrAC、CTAC、OTAC)及阴离子型表面活性剂(SDS、SDBS)胶束水溶液体系的表观临界胶束浓度(CMC^*)随．β-CD物质的量浓度的增加呈线性增加关系．经最小二乘法拟合，在一定的物质的量浓度范围内CMC^*值符合线性增加关系的经验表达式．表面活性剂胶束水溶液体系临界胶束浓度的外推值(CMCExpt)和实验值(CMCExp)与其献值(CMCRef)相吻合．同时，详细论述了环糊精及环糊精与表面活性剂单体分子所生成的包合物与胶束形成过程的联系，以及环糊精与胶束的聚集状态之间的相互关系，它将对模拟酶催化具有重要的理论和实际应用意义．     

Gemini型表面活性剂三元复合体系性能和驱油效果

以胱氨酸钠和油酰氯为原料,通过一步反应合成了一种新型阴离子Gemini表面活性剂二油酰胺基胱氨酸钠(Sodium dioleoylamino cystine,SDOLC),利用Texas-500C型界面张力仪和MCR301流变仪研究了Gemini型表面活性剂/HPAM/碱三元复合体系降低油水界面张力性能和黏弹性能,在均质和非均质岩心中评价了体系的驱油效果。结果表明,HPAM的加入不影响Gemini表面活性剂和碱复合溶液与原油界面张力最低值,但可以有效增加体系的黏度。综合考虑界面张力和黏弹性能,选择黏度44mPa·s且与大庆原油界面张力最低值2.4×10-2 mN/m的含质量分数为0.18%HPAM、0.1%SDOLC、0.15%NaOH和0.06%HEDP·Na4体系作为Gemini型表面活性剂三元复合驱油体系。注入0.6PV该体系在均质岩心中水驱基础上可提高采收率26.11%,在非均质岩心中水驱基础上可提高采收率22.25%。     

Gemini表面活性剂气液界面吸附过程的焓熵补偿

对季铵盐Gemini表面活性剂气液界面吸附的热力学参数进行研究,发现焓变(ΔH)和熵变(ΔS)呈线性关系,表明表面活性剂的气液界面吸附过程与其胶团化过程一样存在焓熵补偿现象,补偿温度为303 K左右,为熵驱动过程。联接链的长度越长焓变越小,即气液界面吸附越稳定。     

烷基糖苷季铵盐表面活性剂的性能研究

针对不同结构的烷基糖苷季铵盐表面活性剂进行性能测定，包括表面张力，临界胶束浓度，起泡力，亲水亲油平衡值(HLB值)，并与商品AES、LAS进行比较．此外，对这些表面活性剂与AES的复配体系的部分性能进行测试。